寧德核電站控制區(qū)智能配發(fā)系統(tǒng)

鐘 鳴，譚玲龍，劉永杰，耿利新，溫作騰

(1.福建寧德核電有限公司，福建 寧德，355200；2.綿陽(yáng)市維博電子有限責(zé)任公司，四川 綿陽(yáng),621000；3.中廣核(深圳)輻射監(jiān)測(cè)技術(shù)有限公司，廣東 深圳，518000)

1 控制區(qū)智能配發(fā)系統(tǒng)概況

控制區(qū)智能配發(fā)系統(tǒng)，是專門針對(duì)核電廠人員進(jìn)出控制區(qū)流程設(shè)計(jì)的一種方便、智能、快捷的管理系統(tǒng)，它用于改進(jìn)控制區(qū)電子劑量計(jì)(EPD)和個(gè)人劑量計(jì)(TLD)的配發(fā)流程，優(yōu)化更衣間管理模式，提高配發(fā)效率，提升電廠和輻射防護(hù)整體形象。

智能配發(fā)系統(tǒng)包括更衣配發(fā)柜和劑量計(jì)配發(fā)柜，其實(shí)物如圖1、圖2所示，更衣柜分為操作區(qū)、讀卡區(qū)、箱格區(qū)，劑量計(jì)配發(fā)柜分為操作區(qū)、讀卡區(qū)、箱格區(qū)、掃描區(qū)。

圖1 更衣配發(fā)柜布局示意圖

配發(fā)柜硬件主要由工控機(jī)、讀卡器、掃碼槍、監(jiān)控設(shè)備、電控鎖、通用驅(qū)動(dòng)板等組成，其控制邏輯原理如圖3所示。讀卡器用于讀取人員信息，進(jìn)行身份認(rèn)證，判斷人員授權(quán)情況；每塊TLD、EPD均粘貼條形碼，并與每個(gè)箱格一一對(duì)應(yīng)，歸還時(shí)通過(guò)掃碼槍自動(dòng)識(shí)別，防止錯(cuò)放誤放；每組柜子還配備監(jiān)控設(shè)備，用于異常情況下的調(diào)查。更衣柜無(wú)掃碼槍。

圖3 智能配發(fā)系統(tǒng)控制邏輯圖

2 系統(tǒng)軟件架構(gòu)和操作

2.1 軟件架構(gòu)

智能配發(fā)系統(tǒng)主柜工控機(jī)采用Windows7系統(tǒng)，C#語(yǔ)言開發(fā)，以便更好的兼容。智能配發(fā)系統(tǒng)軟件包括前端交互軟件和后端系統(tǒng)管理軟件，與控制區(qū)出入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(KZC系統(tǒng))進(jìn)行數(shù)據(jù)交互(如圖4所示)，將KZC服務(wù)器中的控制區(qū)授權(quán)人員信息同步至智能配發(fā)系統(tǒng)，并在智能配發(fā)系統(tǒng)建立本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判斷人員授權(quán)的功能。智能配發(fā)系統(tǒng)還可以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和管理，實(shí)時(shí)查看設(shè)備使用情況，在應(yīng)急情況下可使用后臺(tái)軟件緊急開箱。

(1)前端交互軟件

前端交互軟件采用C/S架構(gòu)，考慮到長(zhǎng)時(shí)間與主柜硬件做接口交互，C/S架構(gòu)更加穩(wěn)定可靠。前端交互軟件即為用戶操作界面，人員使用頻繁，若遇大修期間，使用頻次更高，因此前端交互軟件的穩(wěn)定性至關(guān)重要，一旦故障容易引起現(xiàn)場(chǎng)擁堵。

(2)后端系統(tǒng)管理軟件

智能配發(fā)系統(tǒng)后端管理軟件采用B/S框架開發(fā)，可在局域網(wǎng)內(nèi)部署和訪問(wèn)。后端系統(tǒng)管理軟件可進(jìn)行二次開發(fā)，當(dāng)用戶方的管理系統(tǒng)發(fā)生變更時(shí)，可進(jìn)行適應(yīng)性修改以便重新對(duì)接?？傮w架構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)及功能示于圖5。

圖4 智能配發(fā)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互模式

圖5 后端系統(tǒng)管理邏輯及功能示意圖

(3)系統(tǒng)可擴(kuò)展性

智能配發(fā)柜系統(tǒng)軟件預(yù)留擴(kuò)展接口功能，如在未來(lái)其它類型柜子的擴(kuò)展需求，在該軟件的基礎(chǔ)上，進(jìn)行適度的修改和配置即可實(shí)現(xiàn)，有助于用戶降低成本和一體化管理。

2.2 軟件操作

2.2.1更衣配發(fā)柜

圖6 更衣柜用戶操作界面

智能更衣柜軟件操作界面分為用戶界面和系統(tǒng)管理員界面。在用戶界面上可以進(jìn)行更衣柜的借用和歸還操作，如圖6所示。歸還流程結(jié)束后，存物箱在3分鐘后與使用人員解除綁定，因考慮到部分人員中途需要取物但不歸還更衣柜的情況，系統(tǒng)還特別設(shè)置了中間開箱的功能。

需要注意的是，存物箱內(nèi)設(shè)有物品紅外檢測(cè)裝置，人員使用完后，若存物箱內(nèi)有遺留物品，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)紅外檢測(cè)裝置，此時(shí)存物箱仍與使用人員綁定，其他人無(wú)法使用。

智能更衣柜授權(quán)管理人員，可點(diǎn)擊界面“管理”按鈕，刷國(guó)密卡并輸入管理密碼進(jìn)入設(shè)備管理界面，對(duì)更衣柜存物箱進(jìn)行“開箱、鎖定、解鎖、手動(dòng)歸還”等遠(yuǎn)程操作管理。因此，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的問(wèn)題，管理人員可遠(yuǎn)程進(jìn)行查看和處理，

2.2.2EPD自動(dòng)配發(fā)柜

EPD自動(dòng)配發(fā)柜軟件操作界面分為用戶界面和系統(tǒng)管理員界面。在用戶界面上可以進(jìn)行EPD的借用和歸還操作如圖所示，具體操作流程如圖7所示。

圖7 EPD配發(fā)柜操作流程

值得一提的是，EPD借用時(shí)間少于3 min時(shí)，系統(tǒng)將判定該EPD存在故障，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)鎖定箱格，防止故障EPD被重復(fù)發(fā)放。故針對(duì)此項(xiàng)操作請(qǐng)審慎，以防操作不當(dāng)導(dǎo)致正常EPD故障化。

EPD自動(dòng)配發(fā)柜授權(quán)管理人員，可點(diǎn)擊界面“管理”按鈕，可對(duì)EPD自動(dòng)配發(fā)柜進(jìn)行“存放劑量計(jì)、更換電子劑量計(jì)、取出劑量計(jì)、箱管理”等操作。

1)存放劑量計(jì)：對(duì)未綁定EPD的箱格綁定EPD；

2)更換電子劑量計(jì)：對(duì)已綁定EPD的箱格重新綁定新的EPD；

3)取出劑量計(jì)：對(duì)已綁定EPD的箱格解除EPD綁定；

4)箱管理：可進(jìn)行開箱、鎖定、解鎖和手動(dòng)歸還操作。

2.2.3TLD動(dòng)態(tài)配發(fā)柜

TLD配發(fā)柜的操作流程與EPD配發(fā)柜類似，此處不再贅述。不同之處在于，EPD配發(fā)柜每次均隨機(jī)配發(fā)，不與人員一一對(duì)應(yīng)；而TLD配發(fā)柜在一個(gè)周期內(nèi)初次借用后，使用人員信息將與TLD綁定，即在一個(gè)TLD更換周期內(nèi)只能使用此TLD。

TLD動(dòng)態(tài)配發(fā)柜授權(quán)管理人員，可點(diǎn)擊界面“管理”按鈕，刷卡并輸入管理密碼進(jìn)入設(shè)備管理界面，可對(duì)TLD動(dòng)態(tài)配發(fā)柜進(jìn)行“周期切換、掃碼開箱、箱管理”等操作。

1)周期切換：清除現(xiàn)有TLD綁定人員信息，解除TLD與箱格綁定；

2)掃碼開箱：將TLD與箱格綁定；

3)箱管理：可進(jìn)行開箱、鎖定、解鎖和手動(dòng)歸還操作。

3 智能配發(fā)系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制區(qū)進(jìn)出流程的優(yōu)勢(shì)比較

傳統(tǒng)控制區(qū)進(jìn)出流程采用“以證換鑰匙取劑量計(jì)”模式，配備24小時(shí)值班人員進(jìn)行人工發(fā)放，流程如圖8所示。

智能配發(fā)系統(tǒng)上線后，進(jìn)入控制區(qū)流程均可自主完成，實(shí)現(xiàn)TLD、EPD、更衣柜動(dòng)態(tài)無(wú)人配發(fā)，流程示于圖9。

圖8 傳統(tǒng)進(jìn)出控制區(qū)流程

圖9 智能配發(fā)系統(tǒng)進(jìn)出控制區(qū)流程

3.1 提高控制區(qū)的出入效率

傳統(tǒng)控制區(qū)進(jìn)出流程中，工作人員憑控制區(qū)通行證(RP證)換取存物箱鑰匙、TLD和EPD，出控制區(qū)后歸還值班室。控制區(qū)智能配發(fā)系統(tǒng)，人員存物、領(lǐng)取EPD與TLD全部由系統(tǒng)自動(dòng)配發(fā)，節(jié)省了人工借用流程所耗的時(shí)間。根據(jù)我們的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)進(jìn)出流程平均總耗時(shí)需9分鐘，引入智能配發(fā)系統(tǒng)后僅需5分鐘即可完成，大大提高了進(jìn)出控制區(qū)的效率，降低了不必要的人工時(shí)。

3.2 降低生產(chǎn)成本

智能配發(fā)系統(tǒng)投產(chǎn)后，實(shí)現(xiàn)控制區(qū)出入口的無(wú)人值守，節(jié)省了人工費(fèi)用，節(jié)約了對(duì)這部分人員投入的管理、培訓(xùn)等資源。

3.3 優(yōu)化TLD配發(fā)流程

傳統(tǒng)控制區(qū)進(jìn)出流程，發(fā)表間需預(yù)備大量的TLD，無(wú)論人員是否進(jìn)入控制區(qū)，只要有RP證的人員均需配發(fā)TLD，浪費(fèi)大量的TLD，增加TLD的測(cè)讀工作量。而智能配發(fā)系統(tǒng)流程，只有進(jìn)入控制區(qū)的人員才配發(fā)TLD，并在一個(gè)使用周期內(nèi)與此TLD綁定，無(wú)需再為不進(jìn)入控制區(qū)的工作人員預(yù)備TLD。

3.4 提高安全性和準(zhǔn)確性

傳統(tǒng)控制區(qū)進(jìn)出流程中的人工發(fā)放過(guò)程，可能由于人為原因出現(xiàn)錯(cuò)發(fā)鑰匙、儀表或錯(cuò)開箱門等情況。智能配發(fā)柜系統(tǒng)上線后，整個(gè)存取物的過(guò)程完全由系統(tǒng)進(jìn)行精準(zhǔn)控制，配合兩側(cè)的實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備，提高了配發(fā)過(guò)程的準(zhǔn)確性和安全性。

4 系統(tǒng)存在的問(wèn)題及合理化建議

4.1 人員長(zhǎng)期占用更衣柜的問(wèn)題

在2.2.1章節(jié)中已闡述更衣柜用戶操作界面共有三個(gè)按鈕：借用、中間開箱、歸還。一個(gè)完整的借還流程應(yīng)該是“借用→中間開箱(如有)→歸還”，流程結(jié)束后柜子才會(huì)恢復(fù)空閑狀態(tài)。但在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)部分人員在應(yīng)該歸還時(shí)卻點(diǎn)擊“中間開箱”取走衣物，造成柜子一直處于被占用狀態(tài)，使他人無(wú)法使用。

對(duì)于此問(wèn)題，一方面可以從管理上進(jìn)行改進(jìn)，制定用戶操作手冊(cè)，對(duì)使用人員進(jìn)行培訓(xùn)宣貫，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)立操作指引；另一方面建議修改后端軟件的邏輯判斷，使功能更人性化，減少人因問(wèn)題導(dǎo)致出錯(cuò)。

4.2 新增授權(quán)人員信息無(wú)法實(shí)時(shí)更新

智能配發(fā)系統(tǒng)設(shè)備自建獨(dú)立數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)數(shù)據(jù)同步更新于KZC服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)。智能配發(fā)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)與KZC系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)每天交互一次，對(duì)于新增授權(quán)人員信息，無(wú)法第一時(shí)間傳輸至智能配發(fā)系統(tǒng)，即新增人員將無(wú)法立即使用智能配發(fā)系統(tǒng)。后續(xù)，在不影響KZC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的情況下，可適當(dāng)增加智能配發(fā)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)與KZC系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步的頻率。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，寧德核電上線控制區(qū)智能配發(fā)系統(tǒng)，結(jié)束了多年來(lái)傳統(tǒng)的人工管理流程，實(shí)現(xiàn)進(jìn)出控制區(qū)的自動(dòng)化管理，優(yōu)化了傳統(tǒng)進(jìn)出入管理流程，提高了人員進(jìn)出控制區(qū)的效率，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化管理流程。當(dāng)前系統(tǒng)雖然還有一些不完善之處，但隨著系統(tǒng)的不斷優(yōu)化以及RFID、重力感應(yīng)、人臉圖像識(shí)別等技術(shù)的不斷更新及應(yīng)用，未來(lái)必定會(huì)在核電廠更多領(lǐng)域得到應(yīng)用。